Q345 按等级划分的话,有 Q345A、Q345B、Q345C、Q345D、Q345E。这些不同等级所代表的主要方面是冲击的温度存在差异。

一
基本介绍
Q345 是一种钢材的材质。这种材质是低合金钢。C 表示屈服强度。后面的 345 指的是这种材质的屈服值。其屈服值在 345 兆帕左右。并且随着材质厚度的增加,屈服值会减小。
Q345 的综合力学性能较好,其低温性能还可以。它的塑性良好,焊接性也不错。可用于中低压容器、油罐、车辆、起重机、矿山机械、电站、桥梁等结构,以及机械零件、建筑结构、一般金属结构件等。在热轧或正火状态下使用,能够在-40℃以下的寒冷地区的各种结构中使用。
级别分类
Q345按等级可分为Q345A,Q345B,Q345C,Q345D,Q345E。它们所代表的,主要是冲击的温度有所不同。
Q345A级,是不做冲击;
Q345B级,是20度常温冲击;
Q345C级,是0度冲击;
Q345D级,是-20度冲击;
Q345E级,是-40度冲击。
在不同的冲击温度,冲击的数值也有所不同。
C 小于等于 0.20,Mn 小于等于 1.7,Si 小于等于 0.55,P 小于等于 0.045,S 小于等于 0.045,V 的范围是 0.02 到 0.15;
Q345B 要求:C 的含量小于等于 0.20;Mn 的含量小于等于 1.7;Si 的含量小于等于 0.55;P 的含量小于等于 0.040;S 的含量小于等于 0.040;V 的含量在 0.02 到 0.15 之间。
Q345C 有以下要求:C 的含量小于等于 0.20;Mn 的含量小于等于 1.7;Si 的含量小于等于 0.55;P 的含量小于等于 0.035;S 的含量小于等于 0.035;V 的含量在 0.02 到 0.15 之间;Al 的含量大于等于 0.015。
Q345D 的成分要求为:C 的含量小于等于 0.20;Mn 的含量小于等于 1.7;Si 的含量小于等于 0.55;P 的含量小于等于 0.030;S 的含量小于等于 0.030;V 的含量在 0.02 到 0.15 之间;Al 的含量大于等于 0.015。
Q345E 的各项指标为:C 的含量小于等于 0.20;Mn 的含量小于等于 1.7;Si 的含量小于等于 0.55;P 的含量小于等于 0.025;S 的含量小于等于 0.025;V 的含量在 0.02 到 0.15 之间;Al 的含量大于等于 0.015。
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Q345 钢可替代老牌号的 12MnV、18Nb、16Mn 等多个钢种,并非只替代 16Mn 钢。16Mn 在化学成分上与 Q345 有所不同。尤其重要的是,两种钢材按照屈服强度的不同进行厚度分组时,尺寸存在较大差异,这必然会导致某些厚度的材料的许用应力发生变化。所以,直接把 16Mn 钢的许用应力用到 Q345 钢上是不行的。应该依据新的钢材厚度分组尺寸,重新去确定许用应力。
Q345 钢的主要组成元素比例和 16Mn 钢差不多。它与 16Mn 钢的区别在于增加了 V、Ti、Nb 这些微量合金元素。少量的 V、Ti、Nb 合金元素能够使晶粒细化。这种细化晶粒的作用使得钢的韧性大大提高。并且钢的综合机械性能也得到了较大提升。也正是因为这些原因,钢板的厚度才能够做得更大一些。Q345 钢的综合机械性能比 16Mn 钢好。它的低温性能是 16Mn 钢所没有的。Q345 钢的许用应力比 16Mn 钢略高。
性能对比
Q345D无缝管力学性能:

抗拉强度:490-675屈服强度:≥345 伸长率:≥22
Q345B无缝管力学性能:
抗拉强度的范围是 490 到 675;屈服强度不低于 345;伸长率不小于 21。
Q345A无缝管力学性能:
抗拉强度:490-675 屈服强度:≥345 伸长率:≥21
Q345C无缝管力学性能:
抗拉强度的范围是 490 到 675;屈服强度不低于 345;伸长率不少于 22。
Q345E无缝管力学性能:
抗拉强度:490-675屈服强度:≥345 伸长率:≥22
产品系列
Q345D 钢材与 Q345A、B、C 钢相比较。它的低温冲击功试验温度较低,性能较好。并且其含有害物资 P、S 的量比 Q345A、B、C 钢要低。
市场价格比Q345A,B,C要高,Q345d定义:
钢号以“Q”开头,“Q”代表钢材的屈服点。后面接着的数字表示屈服点数值,单位是 MPa 。例如,Q235 就表示屈服点(σs)为 235 MPa 的碳素结构钢,它是由 Q 加上数字以及质量等级符号和脱氧方法符号组成的。
必要时,可在钢号后面标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号有 A、B、C、D 。脱氧方法符号方面,F 表示沸腾钢;b 表示半镇静钢;Z 表示镇静钢;TZ 表示特殊镇静钢。镇静钢可以不标符号,也就是说 Z 和 TZ 都可以不标。例如,Q235 - AF 表示 A 级沸腾钢。
专门用途的碳素钢,像桥梁钢、船用钢等这类。基本上是采用碳素结构钢的表示方法的。并且会在钢号的最后附加表示用途的字母。
Q345(低合金高强度钢)网上摘录相关资料
材料介绍
1. Q345化学成分如下表(%):
元素
C≤
Mn
Si≤
P≤
S≤
Al≥
Nb
Ti
含量
0.2
1.0-1.6
0.55
0.035
0.035
0.015
0.02-0.15
0.015-0.06
0.02-0.2
Q345C力学性能如下表(%):
机械性能指标
伸长率(%)
试验温度0℃
抗拉强度MPa
屈服点MPa≥
数值
δ5≥22
J≥34
σb(470-650)
σs(324-259)

当壁厚处于 16 到 35mm 这个范围时,σs 要大于等于某个值;当壁厚处于 35 到 50mm 这个范围时,σs 要大于等于某个值。
2. Q345钢的焊接特点
2.1 碳当量(Ceq)的计算
Ceq 等于 C 加上 Mn 除以 6 ,再加上 Ni 除以 15 ,接着加上 Cu 除以 15 ,然后加上 Cr 除以 5 ,之后加上 Mo 除以 5 ,最后加上 V 除以 5 。
计算得出 Ceq 为 0.49%,这个数值大于 0.45%。由此可见,Q345 钢的焊接性能不是很优良。因此,在进行焊接时,需要制定严谨的工艺措施。
2.2 Q345钢在焊接时易出现的问题
2.2.1 热影响区的淬硬倾向
Q345 钢在焊接冷却时,热影响区易形成淬火组织马氏体。此组织会使近缝区的硬度提升,同时塑性降低。最终致使焊后出现裂纹。
2.2.2 冷裂纹敏感性
Q345钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。
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焊接施工流程
坡口进行准备;接着进行点固焊;之后进行预热;然后进行里口的施焊;再进行背部清根(采用碳弧气刨的方式);接着进行外口的施焊;之后再次进行里口的施焊;之后进行自检或专检;之后进行焊后热处理;最后进行无损检验(要达到焊缝质量一级合格)
三
焊接工艺参数的选择
通过对Q345钢的焊接性分析,制定措施如下:
1. 焊接材料的选用
Q345 钢的冷裂纹倾向较大钢材钢标有什么区别,所以应选用低氢型的焊接材料。同时,考虑到焊接接头应与母材等强的原则,便选用了 E5015(J507)型电焊条。
化学成分见下表(%):
元素
Mn
Si
Cr
Mo
Ti
含量
0.071
1.11
[]
0.009
0.016
0.02
0.01
0.01
0.01
力学性能见下表:
机械性能指标
σb(Mpa)
σs(Mpa)
δ5(%)
Ψ(%)
AkvJ-30℃
数值
440
540
31
79
164 114 76
(抗拉强度应该大于屈服)

2. 坡口形式:(根据图纸和设备供货)
3. 焊接方法:采用手工电弧焊(D)。
焊接电流方面,为防止焊缝组织变得粗大,进而导致冲击韧性降低,需采用小规范进行焊接。具体做法如下:选用直径较小的焊条,采用窄焊道以及薄焊层的方式,并且采用多层多道的焊接工艺(焊接顺序如图一所示)。同时,焊道的宽度要小于等于焊条直径的 3 倍,焊层厚度应不超过 5mm。第一层至第三层使用的是Ф3.2 电焊条,焊接时的电流在 100 至 130A 之间;第四层至第六层使用的是Ф4.0 电焊条,焊接时的电流在 120 至 180A 之间。
因为 Q345 钢的 Ceq 大于 0.45%,所以在焊接之前需要进行预热。预热的温度 T0 为 100 到 150 摄氏度,并且层间温度 Ti 要小于等于 400 摄氏度。
焊后需进行热处理。其目的是降低焊接残余应力,减小焊缝中的氢含量,改善焊缝的金属组织和性能。热处理的温度在 600 - 640℃之间,当板厚为 40mm 时,恒温时间为 2 小时,升降温速度为 125℃/h 。
四
现场焊接顺序:
1. 焊前预热
翼缘板焊接之前,需先对翼缘板进行预热操作。预热完成后,需恒温 30 分钟,然后方可开始焊接。焊接过程中的预热、层间温度以及热处理等环节,均由热处理控温柜自动进行控制。在预热时,采用的是远红外履带式加热炉片,并且通过微电脑自动设定曲线以及记录曲线,同时利用热电偶来测量温度。热电偶的测点与坡口边缘的距离为 15mm 至 20mm。
2. 焊接

为防止焊接变形,每个柱接头由二人对称施焊,且焊接方向是从中间向两边进行。当焊接里口(即靠近腹板的坡口)时,第一层至第三层必须采用小规范操作,因为这部分的焊接是影响焊接变形的主要因素。在焊接一至三层结束后,要对背面进行清根。使用碳弧气刨清根结束之后,需要对焊缝进行机械打磨。要清理焊缝表面的渗碳,让金属露出光泽。这样做是为了防止表层碳化严重而导致出现裂纹。外口的焊接应当一次焊完钢材钢标有什么区别,之后再焊接里口的剩余部分。
当进行第二层焊接时,焊接的方向要和第一层的方向相反。并且后续的每一层都按照这样的方式进行。每层焊接的接头需要错开 15 到 20 毫米的距离。
两名焊工在进行焊接操作时,他们的焊接电流需要保持一致,焊接速度也需要保持一致,并且焊接层数同样需要保持一致。
在焊接过程中,要从引弧板开始进行施焊操作,在收弧板上结束焊接。当焊接工作完成之后,需要将引弧板和收弧板割掉,并且把它们打磨得干净整洁。
焊后需进行热处理。焊口焊接完毕后,要在 12 小时内开展热处理工作。倘若无法及时进行热处理,就应当采取保温以及缓冷的措施。在进行热处理的过程中,应该使用两根热电偶来测温,并且将热电偶点焊在焊口的里侧和外侧。
4. 焊接检验
《钢结构工程施工及验收规范》有要求,焊口需用超声波探伤法来检验,并且检验比例是 100%。
五
现场技术管理

1. 编制详细的焊接施工作业指导书。
2. 全过程控制焊接工艺是确保质量的核心。
在焊接每个柱接头时,需要有专人来监控焊接工艺。倘若焊工不按照作业指导书进行施工,那么就应该立刻终止焊接。并且在焊接的过程当中,热处理人员要全程对层间温度进行监控。要是层间温度超标了,就必须马上通知焊工暂停焊接。
3. 提高施工人员质量意识是贯彻焊接工艺的关键
施工前要进行全员交底工作,同时要开取施工工艺卡。在交底过程中,要详细地讲解焊接工艺的特点,还要强调严格控制现场焊接工艺的必要性以及控制要点。
六
结论
按此焊接工艺措施进行施工,在现场一共焊接了 102 道焊口。经过无损检验,一次合格率达到了 100%。通过实际施工的验证,此焊接工艺措施不但可以在现场指导对 Q345 钢的焊接,还能够保证焊接质量。


